雙基地聲吶接收站散射波低截獲技術(shù)

蘆嘉，生雪莉，石亞莉，殷敬偉，郭龍翔，陸典

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雙基地聲吶接收站散射波低截獲技術(shù)

蘆嘉1,2，生雪莉1,2，石亞莉1,2，殷敬偉1,2，郭龍翔1,2，陸典1,2

(1. 哈爾濱工程大學(xué)水聲技術(shù)重點(diǎn)實驗室，黑龍江哈爾濱 150001；2.哈爾濱工程大學(xué)水聲工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150001)

雙基地聲吶的接收站因散射主動信號存在暴露的風(fēng)險，對此提出了基于發(fā)射聲屏蔽的雙基地聲吶低截獲技術(shù)。發(fā)射站采用垂直發(fā)射陣，利用屏蔽權(quán)對原始信號進(jìn)行預(yù)處理，獲得的低截獲信號在接收站處被自動抵消，從而降低接收站散射信號的能量。仿真結(jié)果表明，發(fā)射聲屏蔽技術(shù)能有效增加接收站散射信號到達(dá)目標(biāo)處的能量衰減，而對到達(dá)接收站處的待測目標(biāo)散射信號則無較大影響。該方法突破了以往低截獲技術(shù)只是改變信號能量時頻域分布的局限(在信號處理層面)，利用多途結(jié)構(gòu)真實降低了被截獲信號能量(在物理層面)，并適用于多種信號形式。

雙基地聲吶；接收站散射波；低截獲；發(fā)射聲屏蔽

0 引言

低截獲技術(shù)興起于雷達(dá)領(lǐng)域，低截獲雷達(dá)[1]早已進(jìn)入裝備服役，目前正向低截獲組網(wǎng)雷達(dá)方向發(fā)展[2]。聲吶探測受限于復(fù)雜的水聲信道環(huán)境，檢測目標(biāo)尚有困難[3]，對低截獲技術(shù)的需求與關(guān)注也就不足，低截獲聲吶研究進(jìn)展也較為緩慢。水聲學(xué)領(lǐng)域中低截獲技術(shù)公開發(fā)表的文獻(xiàn)相對較少，除部分討論通信低截獲外[4-5]，研究重點(diǎn)主要集中在探測低截獲上。最初，研究人員在討論聲吶發(fā)射技術(shù)時，認(rèn)為采用大帶寬、長周期的發(fā)射信號可減小發(fā)射聲源級，同時降低被截獲概率[6]。2004年，Willett[7]明確了低截獲聲吶的概念，指出了影響低截獲聲吶與目標(biāo)水聲對抗的兩個關(guān)鍵因素，是低截獲聲吶采用的混沌信號接近于環(huán)境噪聲，不易被目標(biāo)的截獲機(jī)(為避免歧義，后文在目標(biāo)反探測主動聲吶的過程中，將目標(biāo)稱為截獲機(jī)，在目標(biāo)被主動聲吶探測時仍稱為目標(biāo))檢測，以及低截獲聲吶遭受雙程傳播損失使得其信噪比低于目標(biāo)，并分析了兩者的權(quán)衡關(guān)系。次年，國內(nèi)學(xué)者李宇[3]等人參照低截獲雷達(dá)定義了單、雙基地聲吶的低截獲因子及優(yōu)質(zhì)因數(shù)，并對比了不同信號形式下的單、雙基地聲吶低截獲因子。Park[8-9]等人在文獻(xiàn)[7]的基礎(chǔ)上，更改并增加了一些更為實際的條件設(shè)定，分析了低截獲聲吶的可行性，提出在確保截獲機(jī)檢測概率低于一定限值的前提下，低截獲聲吶應(yīng)當(dāng)由低功率探測信號開始，逐漸提高發(fā)射功率直到到達(dá)一個可靠的檢測概率。文獻(xiàn)[10-11]分析了低截獲聲吶信號的特征，總結(jié)了低截獲波形設(shè)計的規(guī)則。Lynch[12]等人在后續(xù)的研究中認(rèn)為低截獲聲吶在非高斯環(huán)境噪聲下將具有更好的性能，可在大作用距離、合理信號持續(xù)時間的條件下，實現(xiàn)對目標(biāo)的隱蔽觀測。Marszal[13-14]等人研究了低截獲聲吶受目標(biāo)速度(多普勒)的影響，考察了低截獲聲吶的檢測能力，距離分辨率等。另一些學(xué)者則具體研究了諸如Barker、Costas等編碼信號在低截獲聲吶中的應(yīng)用[15-16]。

低截獲聲吶主要是研究單基地聲吶，涉及雙基地聲吶時，討論也集中在發(fā)射站主動信號的低截獲性上。盡管雙基地接收站處于被動模式，但在一些特定條件下其散射信號仍可能被目標(biāo)(本文中目標(biāo)與截獲機(jī)所指是同一事物)檢測到。雙基地聲吶的優(yōu)勢來源于接收站的隱蔽性以及異于單基地聲吶的合作探測模式[17]，因而實現(xiàn)接收站散射信號的低截獲性可能比實現(xiàn)發(fā)射站主動信號的低截獲性更為重要。以往的低截獲信號設(shè)計除采用低頻信號外，主要遵循大時間帶寬積、復(fù)合頻(碼)制、隨機(jī)或非線性體制，時頻捷變等幾個原則，但其只是在時域、頻域等維度上打散、打亂信號能量，使信號更具混沌性，增大被檢測的難度，并未考慮信號具體經(jīng)歷的信道系統(tǒng)。為確保雙基地聲吶接收站的隱蔽性，實現(xiàn)其散射信號的低截獲性，本文提出了基于發(fā)射聲屏蔽的雙基地聲吶低截獲技術(shù)。該方法采用多元發(fā)射陣，針對直達(dá)信道利用發(fā)射聲屏蔽技術(shù)處理原始發(fā)射信號，獲得雙基地聲吶低截獲信號。低截獲信號經(jīng)直達(dá)信道到達(dá)接收站時會被自動抑制，能量衰減大幅增加，進(jìn)而提高接收站散射信號的抗截獲能力，降低目標(biāo)截獲機(jī)優(yōu)質(zhì)因數(shù)。雙基地聲吶低截獲技術(shù)能增強(qiáng)接收站的隱身效果，為雙基地聲吶充分發(fā)揮探測優(yōu)勢提供保障。

1 雙基地聲吶接收站散射信號低截獲性分析

衡量低截獲聲吶的性能時，優(yōu)質(zhì)因數(shù)常被作為參考。

當(dāng)單基地低截獲聲吶與目標(biāo)遭遇時，各自聲吶方程中的發(fā)射聲源級、接收處理增益等參數(shù)都已確定，傳播距離對于彼此也是相同的。為便于后面分析，本文中定義低截獲聲吶與截獲機(jī)各自的優(yōu)質(zhì)因數(shù)(Figure Of Merit，F(xiàn)OM)如下(不同于文獻(xiàn)[10])。

單基地低截獲聲吶的優(yōu)質(zhì)因數(shù)[3]為

低截獲聲吶與截獲機(jī)常規(guī)的對抗態(tài)勢中，截獲機(jī)往往采用被動探測模式，此時其優(yōu)質(zhì)因數(shù)[3]為

雙(多)基地聲吶采用合作模式探測目標(biāo)，常規(guī)配置中，擔(dān)當(dāng)發(fā)射站的平臺載體往往自身噪聲輻射較高，發(fā)射功率較大，被發(fā)現(xiàn)概率與單基地聲吶相當(dāng)，難以實現(xiàn)隱蔽。同時發(fā)射站也往往被后置部署，位置相對安全，因而對發(fā)射主動信號的低截獲性要求反而不高。雙基地聲吶獨(dú)特的探測優(yōu)勢來源于接收站與發(fā)射站遠(yuǎn)距離的分布及其天然的隱蔽性。一般認(rèn)為接收站處于被動工作狀態(tài)難以被目標(biāo)發(fā)現(xiàn)，然而在特定條件，目標(biāo)通過檢測接收站散射的主動信號來探測接收站的能力，可以與接收站利用目標(biāo)散射的主動信號來探測目標(biāo)的能力相當(dāng)。圖1為雙基地聲吶探測目標(biāo)示意圖。表示距離，表示傳播損失，其中下角標(biāo)1、2和3分別指發(fā)射站與接收站、發(fā)射站與目標(biāo)和目標(biāo)與接收站。為便于敘述，將到達(dá)目標(biāo)處的主動信號稱為搜索信號，將到達(dá)接收站處的主動信號稱為直達(dá)信號，將接收站接收到的目標(biāo)散射信號稱為目標(biāo)信號，將目標(biāo)接收到的接收站散射信號稱為暴露信號。將搜索信號、直達(dá)信號經(jīng)歷的信道稱為搜索信道與直達(dá)信道，將目標(biāo)信號與暴露信號經(jīng)歷的信道稱為互通信道(本文中低截獲信號指原始信號經(jīng)低截獲技術(shù)處理后獲得的發(fā)射信號)。

圖1 雙基地聲吶與目標(biāo)示意圖

對于雙基地聲吶，接收站的優(yōu)質(zhì)因數(shù)為

目標(biāo)截獲機(jī)截獲接收站散射信號的優(yōu)質(zhì)因數(shù)為

主動信號到達(dá)目標(biāo)時(搜索信號)只受到單程傳播損失，信噪比較高，一旦目標(biāo)成功截獲搜索信號，就可利用截獲的信號來檢測接收站的散射信號(暴露信號)，這種檢測模式與雙基地接收站檢測目標(biāo)散射信號(目標(biāo)信號)的機(jī)理是相同的。發(fā)射站采用全指向性發(fā)射時，對于接收站與目標(biāo)的發(fā)射指向性指數(shù)是相同的。發(fā)射站進(jìn)行波束掃描時，若目標(biāo)位于發(fā)射站向接收站連線方向，則對于接收站與目標(biāo)的發(fā)射指向性指數(shù)也是相同的。比較式(3)和式(4)，當(dāng)目標(biāo)與接收站是同類聲吶載體、目標(biāo)強(qiáng)度與信號處理能力都相近、且發(fā)射指向性指數(shù)也相同時，則接收站與目標(biāo)對彼此的探測能力大致相當(dāng)。

綜上，盡管接收站工作于被動模式，但在一定條件下，仍可能因為散射主動信號而暴露，這將嚴(yán)重?fù)p害雙基地聲吶的探測優(yōu)勢。因此，實現(xiàn)雙基地聲吶接收站散射信號的低截獲性變得極為重要。

2 基于發(fā)射聲屏蔽的雙基地聲吶低截獲技術(shù)

根據(jù)雙基地條件下的優(yōu)質(zhì)因數(shù)公式，單獨(dú)增大暴露信號在直達(dá)信道段的傳播損失，有助于降低目標(biāo)截獲機(jī)的優(yōu)質(zhì)因數(shù)，提高雙基地聲吶對抗目標(biāo)的能力。本文提出的雙基地聲吶低截獲技術(shù)，在發(fā)射站對寬帶主動信號做針對直達(dá)信道的預(yù)處理，屏蔽其在接收站處的響應(yīng)，進(jìn)而實現(xiàn)增大暴露信號傳播損失的目的。

2.1 雙基地聲吶多入單出系統(tǒng)直達(dá)信道估計

雙基地聲吶低截獲技術(shù)需要知道精確的直達(dá)信道信息。本文雙基地聲吶為多入單出系統(tǒng)，以下內(nèi)容以4元發(fā)射陣為例，其示意圖如圖2所示。

圖2 雙基地聲吶探測目標(biāo)示意圖

首先設(shè)計雙基地聲吶發(fā)射站的信道訓(xùn)練信號，用以估計各發(fā)射陣元到接收站的子信道結(jié)構(gòu)。采用空時碼信號[18]的表示形式，記原始發(fā)射信號(時域)為，E為單位矩陣，則發(fā)射站的信道訓(xùn)練信號為

式(5)中：的行對應(yīng)發(fā)射時間，列對應(yīng)發(fā)射陣元。當(dāng)發(fā)射時間間隔大于多途擴(kuò)展時間時，經(jīng)歷多入單出信道后，接收站接收信號為

記信道沖激響應(yīng)函數(shù)的長度為，字典，觀測信號，迭代次數(shù)為。定義殘差為(=0，1,…,,0=)，定義索引集為()，表示空集。

第次迭代時，從字典中找出與觀測信號相關(guān)系數(shù)最大的原子，得到對應(yīng)的索引

雙基地聲吶發(fā)射站到接收站的直達(dá)信號只經(jīng)歷單程傳播損失，信噪比較高，利用信道訓(xùn)練信號和OMP方法可以較好地估計出各子信道結(jié)構(gòu)。下面以本文第3節(jié)中信道條件1下，發(fā)射站第二發(fā)射陣元到接收站的直達(dá)信道考察OMP法的信道估計效果。圖3為采用OMP法的信道估計結(jié)果，比較圖3(a)與3(b)可見，OMP法能準(zhǔn)確地估計出多途信道的主要途徑，滿足發(fā)射聲屏蔽技術(shù)的需求。本文后續(xù)仿真中采用OMP法進(jìn)行信道估計，仿真所用的估計信道均為20 dB信噪比下獲得。

(a) 實際信道

(b) 估計信道

圖3 實際信道與估計信道

Fig.3 The real channel and the estimated channel: (a) real channel; (b) estimated channel

2.2 雙基地聲吶低截獲預(yù)處理

聲屏蔽[23]源于時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)，其區(qū)別于傳統(tǒng)陣列信號處理的地方在于聲屏蔽是對經(jīng)歷特定傳播路徑的干擾信號進(jìn)行屏蔽而非特定方向，聲屏蔽既可屏蔽其他方向的干擾[24]，也可屏蔽來自期望信號相同方向的干擾[25]。文獻(xiàn)[26]提出了在發(fā)射端實現(xiàn)聲屏蔽的方法，使聲屏蔽從被動走向主動，具備了新的應(yīng)用前景。

根據(jù)2.1內(nèi)容，可估計出雙基地聲吶發(fā)射站各陣元到接收站的直達(dá)信道響應(yīng)。對應(yīng)的直達(dá)信道在頻域可以表示為，，=1，2,…,。

利用估計的直達(dá)信道計算發(fā)射聲屏蔽的屏蔽權(quán)

雙基地聲吶原始寬帶發(fā)射信號為，其頻譜為，在頻域?qū)υ夹盘栠M(jìn)行預(yù)屏蔽處理

理想條件下，估計的信道等于真實直達(dá)信道。此時，低截獲信號經(jīng)過直達(dá)信道，在接收站的信號響應(yīng)為

2.3 散射信號模型

雙基地聲吶散射信號模型由兩段多途信道傳遞函數(shù)和一個散射函數(shù)組成。以暴露信號為例，圖1中主動信號首先經(jīng)過直達(dá)信道到達(dá)接收站，受接收站散射后，再經(jīng)互通信道傳播到目標(biāo)處。

根據(jù)射線聲學(xué)理論，聲源信號沿不同的聲線途徑到達(dá)接收點(diǎn)，接收信號可以看做是所有經(jīng)過接收點(diǎn)的聲線傳送信號的干涉疊加。忽略海水頻率吸收特性和色散現(xiàn)象，計算沿第條途徑到達(dá)信號的幅度A和時延，水聲多途信道的系統(tǒng)函數(shù)可表示為

仿真信道模型中，海底采用典型三參數(shù)海底模型[27]，海面平均波高為1 m，聲速剖面為實測數(shù)據(jù)。在給定的發(fā)射站、接收站和目標(biāo)位置條件下，計算得到的直達(dá)信道，搜索信道，互通信道為。在較短的觀測時間內(nèi)，水聲信道可以近似為時不變系統(tǒng)[28]。本文的研究內(nèi)容基于時不變信道背景。

簡化雙基地聲吶散射信號模型：將接收站與目標(biāo)均視為點(diǎn)源目標(biāo)，每一根入射聲線在點(diǎn)源處發(fā)生全指向性散射，各向散射衰減系數(shù)相同，則目標(biāo)與接收站處收到的暴露信號與目標(biāo)信號可表示為

3 仿真分析

仿真所用的聲速剖面為海試實測數(shù)據(jù)，如圖4(a)所示。發(fā)射站、接收站及目標(biāo)位置如圖2所示，其中垂直發(fā)射陣四個陣元布放深度為10、13、16、19 m。接收站與目標(biāo)的位置信息如下：接收站與發(fā)射站距離m，深m，目標(biāo)與發(fā)射站距離m，深m，目標(biāo)與接收站距離m。

(a) 剖面1 (b) 剖面2

發(fā)射站1號陣元到接收站的直達(dá)信道與到目標(biāo)的搜索信道如圖5所示，其中圖5(a)為直達(dá)信道，圖5(b)為搜索信道，兩者按各自最大途徑進(jìn)行歸一化。直達(dá)信道與搜索信道的互相關(guān)系數(shù)小于0.25(參考信號為噪聲信號)，兩者不相關(guān)。

仿真采用兩種具有不同時頻特性的常用寬帶主動聲吶信號：噪聲調(diào)頻信號(Noise Frequency Modulation Signal，NFM)[29]和線性調(diào)頻脈沖信號(Linear Frequency Modulation Pulse Signal，LFM)。如圖6所示，NFM信號的瞬時頻率是寬帶的，信號的起始和結(jié)尾部分包含寬帶頻譜的全部；LFM信號的瞬時頻率是窄帶的，信號的起始和結(jié)尾部分僅包含寬帶頻譜的一部分。信號中心頻率為2.5 kHz，帶寬為3 kHz，脈寬為0.5 s。進(jìn)行對比仿真實驗，比較采用雙基地聲吶低截獲技術(shù)前后，暴露信號與目標(biāo)信號各自傳播損失()的相對變化(而非兩者之間的直接比較)。

(a) 直達(dá)信道

(b) 搜索信道

圖5 直達(dá)信道與搜索信道

Fig.5 The direct channel and the search channel: (a) direct channel; (b) search channel

(a) NFM信號

(b) LFM信號

圖6 信號時頻圖

Fig.6 The time frequency spectrum of acoustic signal: (a) NFM signal; (b) LFM signal

圖7為低截獲處理前后，目標(biāo)處接收到的暴露信號波形。比較圖7(a)、7(c)與7(b)、7(d)可見，采用雙基地聲吶低截獲技術(shù)后，到達(dá)目標(biāo)處的接收站散射信號(暴露信號)被顯著削弱。由圖7(c)、7(d)易見，暴露信號時域波形中段被抑制得較為干凈，而首尾兩端有殘留的信號成分。

(a) NFM信號，低截獲前 (b) LFM信號，低截獲前

(c) NFM信號，低截獲后 (d) LFM信號，低截獲后

圖7 低截獲處理前后暴露信號波形

Fig.7 The exposed signal wave before and after LPI processing: (a) NFM signal before LPI; (b) LFM signal before LPI; (c) NFM signal after LPI; (d) LFM signal after LPI

采用低截獲技術(shù)時，接收站處直達(dá)信號的時域表達(dá)形式為

可以看出，雙基地聲吶低截獲技術(shù)對直達(dá)信號在任一時刻的抑制是利用各子信道該時刻及其前面的多途路徑進(jìn)行相互抵消實現(xiàn)的。直達(dá)信號起始部分是由主動信號起始部分經(jīng)過多途信道起始途徑而得；前面沒有多途路徑，因而抑制效果略差。而直達(dá)信號結(jié)尾部分是由主動信號結(jié)尾部分經(jīng)過多途信道結(jié)尾途徑而得，超出了前面多途路徑的作用范圍，因而抑制效果略差。圖7仿真中所用直達(dá)信道各子信道起始部分路徑較為密集且時刻較為接近，而結(jié)尾部分路徑較為疏松，從而直達(dá)信號起始部分的抑制效果優(yōu)于結(jié)尾部分。直達(dá)信號經(jīng)接收站散射傳播到達(dá)目標(biāo)處，仍保持這種特性。

圖8為圖7結(jié)果的頻譜形式，NFM和LFM兩種具有不同時頻特性的信號對應(yīng)的暴露信號頻譜特性也不盡相同(圖8(c)、8(d))。NFM信號在脈寬內(nèi)頻率不隨時間單調(diào)變化，對應(yīng)的暴露信號帶寬內(nèi)各頻率成分被抑制得較為均勻；LFM信號在脈寬內(nèi)頻率隨時間單調(diào)變化，對應(yīng)的暴露信號帶寬內(nèi)中間段頻率成分被抑制的效果優(yōu)于NFM，而起始和結(jié)尾部分頻率成分的抑制效果弱于NFM。以上結(jié)果與圖7(c)、7 (d)可以相互印證。

圖9和圖10為目標(biāo)信號在低截獲處理前后的波形與頻譜。比較低截獲處理前后的結(jié)果，可知，雙基地聲吶低截獲技術(shù)并未對目標(biāo)信號產(chǎn)生明顯抑制。

(a) NFM信號，低截獲前 (b) LFM信號，低截獲前

(c) NFM信號，低截獲后 (d) LFM信號，低截獲后

圖8 低截獲處理前后暴露信號頻譜

Fig.8 The exposed signal spectrum before and after LPI processing: (a) NFM signal before LPI; (b) LFM signal before LPI; (c) NFM signal after LPI; (d) LFM signal after LPI

(a) NFM信號，低截獲前 (b) LFM信號，低截獲前

c) NFM信號，低截獲后 (d) LFM信號，低截獲后

圖9 低截獲處理前后目標(biāo)信號波形

Fig.9 The target signal wave before and after LPI processing (a) NFM signal before LPI; (b) LFM signal before LPI; (c) NFM signal after LPI; (d) LFM signal after LPI

(a) NFM信號，低截獲前 (b) LFM信號，低截獲前

(c) NFM信號，低截獲后 (d) LFM信號，低截獲后

圖10 低截獲處理前后目標(biāo)信號頻譜

Fig.10 The target signal spectrum before and after LPI processing: (a) NFM signal before LPI; (b) LFM signal before LPI; (c) NFM signal after LPI; (d) LFM signal after LPI

統(tǒng)計暴露信號與目標(biāo)信號在低截獲處理前后的能量衰減情況。保持發(fā)射站布放條件不變，表1給出了六組雙基地接收站與目標(biāo)的分布情況，其中條件1～3使用聲速剖面1(見圖4(a))，條件4～6使用聲速剖面2(見圖4(b))，即表1共給出了六組不同信道條件。

表2和表3為表1信道條件下的信號衰減級與衰減增益。對于暴露信號，除采用LFM在條件2下衰減級低于15 dB，其余條件下衰減級均高于15 dB，部分結(jié)果高于20 dB，低截獲技術(shù)顯著增大了暴露信號的傳播衰減；而對于目標(biāo)信號，衰減級在±1 dB內(nèi)，低截獲技術(shù)對目標(biāo)信號的傳播衰減沒有明顯的作用。結(jié)合不同信道條件下的衰減增益結(jié)果，低截獲技術(shù)有利于提升雙基地聲吶的水聲對抗能力。

根據(jù)表2和表3結(jié)果，低截獲技術(shù)對NFM和LMF兩類信號的抑制效果總體上并無明顯的高低關(guān)系，但考慮到避免信號能量在時頻軸分布過于集中有利于提高信號的低截獲性，結(jié)合圖7結(jié)果，雙基地聲吶低截獲技術(shù)更適用于NFM類時頻特性的信號。

表1 接收站及目標(biāo)的位置參數(shù)(m)

表2 聲速剖面1下的衰減級 (dB)

表3 聲速剖面2下的衰減級 (dB)

4 結(jié)論

采用低截獲技術(shù)時，接收站散射信號的傳播損失大幅增加，而目標(biāo)散射信號則不受明顯影響。接收站散射信號時域波形中段多途路徑相互抵消較充分，抑制效果良好，起始和結(jié)尾部分抑制效果較差。頻域抑制特性與信號的時頻特性有關(guān)，與信號時域抑制結(jié)果相對應(yīng)。NFM類頻譜隨時間非單調(diào)變化信號較LFM類頻譜隨時間單調(diào)變化信號更適用于雙基地低截獲技術(shù)。雙基地聲吶低截獲技術(shù)實現(xiàn)了接收站散射信號的低截獲性，提升了雙基地聲吶的水聲對抗能力。以往低截獲波形設(shè)計方法主要通過改變信號的混沌性，增加截獲機(jī)檢測難度，并未降低被截獲信號的總能量，而本文提出的雙基地聲吶低截獲技術(shù)利用直達(dá)信道特征，降低了被目標(biāo)截獲信號的信噪比。

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Low probability interception of scattered wave from the receiving station of bistaitc soanr

LU Jia1,2, SHENG Xue-li1,2, SHI Ya-li1,2, YIN Jing-wei1,2, GUO Long-xiang1,2, LU Dian1,2

(1.Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001,Heilongjiang, China;2. College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001,Heilongjiang, China)

To avoid the risk that the receiving station may be exposed due to scattering the active signal, the bistatic low probability of interception (LPI) technique based on acoustic shielding technique is proposed. Utilizing the acoustic multi-path feature of the direct signal, the original signals are pre-processed by acoustic shielding at the transmitting station to get the LPI transmitting signals of bistatic sonar. Simulation results show that: compared with original signal, when transmitting the LPI signal, the interception signal received by the target attenuates significantly; the middle part of the interception signal attenuates more than the both sides of the interception signal do in time domain; however, the target scattering signal received by the receiving station essentially unchanged. The proposed LPI technique enhances the anti-intercept ability of the scattering signal from the receiving station and reduces the quality factor of the target without affecting that of the receiving station. And, the proposed LPI technique helps the receiving station to maintain stealth and improves the underwater-acoustical countermeasure ability of the bistatic sonar. The traditional LPI waveform designs only change the signal power distribution along the time-frequency axis and the chaos characteristic to increase the complexity of detecting signal. The proposed method really reduces the energy of the interception signal. The proposed method can apply to all kinds of broadband signal and provides a new idea for LPI sonar.

bistatic sonar; scattered wave from the received station; low probability of interception; transmitted acoustic shielding

TB56

A

1000-3630(2017)-05-0423-08

10.16300/j.cnki.1000-3630.2017.05.005

2017-01-05;

2017-03-09

國家自然科學(xué)基金資助項目(51509059)

蘆嘉(1987－), 男, 黑龍江哈爾濱人, 博士研究生, 研究方向為雙/多基地聲吶。

生雪莉, E-mail: shengxueli@aliyun.com